一、研究的背景与问题
近年来，随着经济和社会的发展，资源和能源的限制逐渐凸显，环境保护问题日趋严峻。GB1589-2016《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》将轴荷限定车货总重上限由55吨降至49吨，同时国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》及《重型商用车辆燃料消耗量限值》（第三阶段）标准意见稿，要求2020年在2015年基础上燃料消耗降低15%，上述规范要求表面，轻量化将成为专用车和工程机械产品发展的必然趋势。
2010年国内各钢铁企业开始陆续研发高品质耐磨钢产品，经过多年发展，国内耐磨钢板已开始陆续替代进口产同类型产品，并逐步提高在国内工程机械、专用车和商用车车厢领域市场的占有率，国内耐磨钢产品以较低的价格、较快的交付速度，成功替代SSAB等国外耐磨钢企业，为我国商用车轻量化做出巨大贡献。然而由于产品研发周期短、经验积累不足等原因，我国目前耐磨钢板在产品类型和产品质量仍与SSAB的耐磨钢产品具有一定差距。例如SSAB早在几年前便推出了耐腐蚀耐磨钢产品，目前该类产品在国外环卫车、造纸行业以及疏浚管道行业已得到广泛应用，而国内在该类复合型耐磨钢产品仍属空白。
因此,华菱涟钢依托国内最先进、产量最大的调质热处理生产，逐步提高产品质量，不断探索创新型高端耐磨钢产品，提升耐磨钢产品在细分市场的适用能力，并取得一定成果。目前，涟钢开发的混凝土搅拌车用低屈强比NM300TP产品，年产量超10万吨，推进了国内混凝土搅拌车筒体的升级过程；高韧性止裂耐磨钢产品已在重汽、陕汽等国内商业车龙头企业进行了长期试用，自卸车箱体使用寿命明显提升，深受广大客户喜爱。涟钢EVI团队不断探索，为客户配套提供耐磨钢产品升级时的结构仿真模拟，并建立起钢板的折弯、焊接、成型等应用技术手册。项目的成功，极大提升了我国耐磨钢产品的市场竞争力，推动商用车及工程机械轻量化进程，减少能源消耗，产生良好的经济效益和社会效益。
二、解决问题的思路与技术方案
在研发的过程中，项目组密切联合下游用户的需求，进行有针对性、有组织下的研究攻关。如自卸车的轻量化，要求使用大量超薄规格耐磨钢板，其中3-5mm钢板的需求量极大，因此，项目专门成立了薄规格耐磨钢板技术攻关小组，人员兼顾装备设计、工艺开发和材料研究三类人员，通过不同部门联合协同攻关，最终实现了3mm极限规格耐磨钢稳定供应，综合成材率高到90%以上。为更好满足客户特殊要求，项目组联合销售部、市场部进行大量市场走访，了解到客户目前对 U型自卸车车厢和混泥土搅拌罐开裂问题、耐腐蚀环境下的耐磨钢使用问题以及耐磨钢产品升级时的仿真模拟服务等问题十分关注，项目组客户需求入手，不断投入研发力量，最终成功研制高韧性止裂耐磨钢、具有低屈强比的混凝土搅拌车罐体用NM300TP钢、适合腐蚀磨损环境下的耐腐蚀耐磨钢，并在客户使用新产品进行材料升级时，结果涟钢内部EVI团队，为客户进行大量EVI模拟仿真研究工作，更好的满足了客户对耐磨钢产品和使用的要求，受到客户一致好评。
四、主要创新性成果
华菱涟钢项目团队通过产学研用合作，研发成功了低屈强比型、高韧性型以及耐腐蚀型耐磨钢，并通过仿真模拟技术推广了耐磨钢在自卸车上的轻量化应用。取得创新如下：
1、首创3-5mm极限薄规格“在线多段冷却+单板回火”的短流程生产工艺，成功研发C-Si-Mn-Al系低合金成本、具有TRIP效应的混凝土搅拌车用NM300TP耐磨钢，耐磨性能达到传统搅拌桶用钢的1.3-1.6倍，屈强比可精准控制在0.6-0.65范围，整板进行360°卷圆无难度，推进搅拌车筒体轻量化减重30-40%，寿命提升1倍。
2、依托超洁净钢冶炼技术，成功开发出系列高韧性止裂耐磨钢，NM450Tuf产品-20℃冲击功可达110J，低温韧性为同级别耐磨钢2倍以上，超过国标要求4倍，可在-60℃环境下服役，耐磨性和使用寿命提升一倍。
3、在调质耐磨钢合金体系基础上添加Cr、Cu以及Sb元素，成功研发出适用于酸性+磨损环境的复合型耐腐蚀耐磨钢，在酸性+磨损的复杂服役环境下该类产品抗磨损性能可达普通耐磨钢1.3-2.0倍。
4、采用CAE仿真技术合理选用NM400-NM500耐磨钢替代普板和高强板，使自卸车车厢由传统厚规格“田字格”结构改为高强耐磨薄规格“U型”结构，安全系数提高20%，减重40%以上，制造成本降低25%，使用寿命提高2-3倍。
项目共授权发明专利11项，发表相关论文30余篇，制定国家1项，制定企业标准2项，项目成果项目成果相继获中钢协新产品“市场开拓奖”、“冶金产品实物质量品牌培育推荐产品（原特优质量奖）”和冶金产品实物质量金杯奖、卓越成果奖等奖励；《人民日报》、《中国冶金报》、《世界金属导报》等权威媒体均对项目成果进行报道。
四、应用情况与效果
薄规格优质高强度低合金耐磨钢板及其关键生产技术是涟钢近年来的重点研发和攻关技术和产品，目前涟钢现具有6大类、32个牌号的耐磨钢核心生产技术及产品，其中包括创新型高品质耐磨包括耐腐蚀耐磨钢、高韧性止裂耐磨钢、低屈强比耐磨钢等系列产品，NM400-NM500、NM300TP分别获得2019年和2021年中国钢铁工业协会冶金产品实物质量特优质量奖。“自卸车轻量化用超薄规格耐磨钢”因全球首发获得2018年中国钢铁工业协会产品开发市场开拓奖。
项目制定创新型高品质耐磨钢用户使用手册和焊接手册各一项，形成了《低合金高强结构用钢板和钢带》、《低合金高强车厢用钢钢板和钢带》、《低合金高强耐磨钢板》等企业技术标准，2021年11月参与《GBT 24186-2009工程机械用高强度耐磨钢板》第二版更改讨论，并给出重要更改建议。
目前，涟钢薄规格耐磨钢年销售量约30万吨，薄规格耐磨钢板国内市场占有率第一，达到70%以上；高韧性止裂耐磨钢板为国内唯一批量供应企业，成为行业发展的标杆；NM300TP成为国内两家可生产该产品的企业之一，市场占有量超过60%。涟钢现已成为三一重工、中联重科、中国重汽、中集集团、新宏昌重工等国内工程机械和商用改装车企业的主要供应商，市场占有率逐年提升。项目产品推动了大型自卸车轻量化的进程；产品还被出口到韩国、南美等国家和地区，为提高我国冶金产品的影响力做出了重要贡献。
重点用户评价如下：
（1）中联重科股份有限公司：NM300TP产品可生产宽度，比国内其他钢材至少提升200mm，成材率大幅度提升，耐磨性较500MPa高强钢提高1.5倍以上，实现减重30%，焊接减少30%以上，筒体整板卷圆折弯不开裂。
（2）中集凌宇汽车有限公司：钢板不平等度＜4mm/m，切割后无变形，满足我司混凝土搅拌车用材的需求，车辆使用寿命明显延长，降低车辆运营成本，促进我司混凝土搅拌车筒体轻量化的推广和应用，经济效益显著。
（3）新宏昌重工集团：“钢板质量稳定，折弯成型性能和焊接性能良好，成型性和低温韧性较传统耐磨钢提高1倍以上”、“车辆重量比普通车可以实现减重50%左右，比高强钢可以实现减重30%左右，制造成本降低33%，焊接减少33%，折弯减少30%，制造成本降低33%”。
应用效果图片对比如下：
图1 NM300TP耐磨钢改进前后下料翘曲程度对比
图2新型耐腐蚀耐磨钢与普通NM450耐磨钢在腐蚀息环境下的磨损体积损失对比
图3 新型高韧性止裂耐磨钢NM450Tuf与常规耐磨钢冲击性能对比
图4 相同车型中高韧性止裂耐磨钢NM450Tuf与普通高强钢服役2年后对比
图5 采用高韧性止裂耐磨钢车型与普通高强钢车型对比
